JP6575198B2 - 積層コイル部品 - Google Patents

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Description

本発明は、積層コイル部品に関する。
従来、携帯通信端末などの電源用途に、コイル部品を搭載したDC−DCコンバータが用いられている。上記コイル部品には、小型化等の観点から、積層型のコイル部品(積層コイル部品)が用いられる。このような積層コイル部品は、たとえば下記特許文献1に開示されている。
ただし、特許文献1に開示された積層コイル部品のように、積層方向において隣り合うコイル導体同士を接続するビアホール導体が、平面視においてコイル形成領域よりも内側に配置される場合には、ビアホール導体と接続されるコイル導体の端部がコイル内側に入り込んで、コイル内径が実質的に低減される。このようにコイル内径が低減されると、十分なコイル特性(たとえば、インダクタンスやQ値)を得ることが困難となる。
そこで、引用文献2では、ビアホール導体と同様の機能を有する導体パターンを、平面視においてコイル形成領域の領域内に配置して、コイル内径を低減させないようにした技術が提案されている。
特開2010−192715号公報 特開2015−18852号公報
しかしながら、引用文献2に開示されて積層コイル部品においては、積層方向において上下に隣り合う導体パターン同士を接続する接続部それぞれの位置が平面視においてずれている。これは、接続部において上下の導体パターンの端部同士が重なり合っているため、接続部の位置を互いにずらさないと、上下方向に沿って巻回されるコイルを構成できないためである。
そして、引用文献2の積層コイルのように、接続部それぞれの位置が平面視においてずれている場合には、各接続部の位置に適合するように、多くの種類の導体パターンを準備する必要がある。そのため、各導体パターンを準備するのに手間と時間を要し、コイル部品を容易に作製することができない。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、コイルを構成するコイル部の種類数の低減が図られた積層コイル部品を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係る積層コイル部品は、積層構造を有し、絶縁性素体の内部にコイルを含む積層コイル部品であって、コイルの一部を構成するとともに積層構造を構成する層内において延在し、分断部と、該分断部を挟む第1の端部および第2の端部で構成された端部対とを有する第1のコイル部と、コイルの一部を構成するとともに積層構造を構成する層内において延在し、第1のコイル部の積層方向下側に位置し、第1のコイルの分断部および端部対と同一の形状の分断部および端部対を、積層方向から見て第1のコイル部と同じ位置に有する第2のコイル部と、第1のコイル部と第2のコイル部との間に介在し、第1のコイル部の分断部の形状に沿って延びて、第1のコイル部と第2のコイル部とを接続する層状の接続部とを備え、第1のコイル部および第2のコイル部の端部対においては、第1の端部は積層方向における上側部分が下側部分よりも第2の端部側に延出し、かつ、第2の端部は積層方向における下側部分が上側部分よりも第1の端部側に延出しており、接続部は、積層方向上側において第1のコイル部の端部対のうちの第2の端部にのみ接続されており、積層方向下側において第2のコイル部の端部対のうちの第1の端部にのみ接続されている。
上記積層コイル部品においては、第1のコイル部および第2のコイル部の両端部対が積層方向から見て同じ位置かつ同一形状であっても、接続部は、積層方向上側において第1のコイル部の第2の端部にのみ接続し、積層方向下側において第2のコイル部の第1の端部にのみ接続する。そのため、たとえば第1のコイル部の上側や第2のコイル部の下側にさらに接続部を設ける場合に、接続部のそれぞれの位置を互いにずらすことなく、積層方向に沿って巻回されるコイルが構成される。したがって、第1のコイル部と第2のコイル部の全体形状を、全く同じ形状に設計することが可能であり、そのため、コイル部の種類数を低減することができ、従来のように多種類の導体パターンを準備することに伴う手間や時間の削減が図られる。
また、コイルの一部を構成するとともに積層構造を構成する層内において延在し、第1のコイルの分断部および端部対と同一の形状の分断部および端部対を、積層方向から見て第1のコイル部と同じ位置に有する複数のコイル部と、複数のコイル部と交互に並び、積層方向から見て接続部と同じ位置にあり、かつ、接続部と同一の形状である複数の接続部とを備え、接続部は、積層方向上側に位置するコイル部の端部対のうちの第2の端部にのみ接続されており、積層方向下側に位置するコイル部の端部対のうちの第1の端部にのみ接続されている態様であってもよい。この場合、複数の接続部のそれぞれの位置が互いにずれることなく、複数のコイル部と複数の接続部とが交互に並んだコイルを構成することができる。このとき、各コイル部の全体形状を全く同じ形状に設計することができるため、コイル部の種類数の低減が図られる。
本発明の他の側面に係る積層コイル部品は、積層構造を有し、絶縁性素体の内部にコイルを含む積層コイル部品であって、コイルの一部を構成するとともに積層構造を構成する層内において延在し、所定長さだけ離間して互いに対向する第1の端部および第2の端部で構成された端部対とを有する第1のコイル部と、コイルの一部を構成するとともに積層構造を構成する層内において延在し、第1のコイル部の積層方向下側に位置し、第1のコイルの端部対と同一の形状の端部対を、積層方向から見て第1のコイル部と同じ位置に有する第2のコイル部と、第1のコイル部と第2のコイル部との間に介在し、端部対の対向方向に沿って延びて、第1のコイル部と第2のコイル部とを接続する層状の接続部とを備え、第1のコイル部および第2のコイル部のそれぞれの端部対に関し、端部対の対向方向に平行な縦断面において、第1の端部の積層方向における上端位置をa点、下端位置をb点とし、第2の端部の積層方向における上端位置をc点、下端位置をd点とすると、対向方向に関して、第1の端部側から順に、b点、a点、d点、c点の順に、重ならずに並んでおり、対向方向に関して、接続部の長さDが、a点とd点との離間距離よりも長く、かつ、b点とc点との離間距離よりも短く、接続部は、積層方向上側において第1のコイル部の端部対のうちの第2の端部にのみ接続されており、積層方向下側において第2のコイル部の端部対のうちの第1の端部にのみ接続されている。
上記積層コイル部品においては、第1のコイル部および第2のコイル部の両端部対が積層方向から見て同じ位置かつ同一形状であっても、接続部は、積層方向上側において第1のコイル部の第2の端部にのみ接続し、積層方向下側において第2のコイル部の第1の端部にのみ接続する。そのため、たとえば第1のコイル部の上側や第2のコイル部の下側にさらに接続部を設ける場合に、接続部のそれぞれの位置を互いにずらすことなく、積層方向に沿って巻回されるコイルが構成される。したがって、第1のコイル部と第2のコイル部の全体形状を、全く同じ形状に設計することが可能であり、そのため、コイルを構成するコイル部の種類数を低減することができ、従来のように多種類の導体パターンを準備することに伴う手間や時間の削減が図られる。
また、コイルの一部を構成するとともに積層構造を構成する層内において延在し、第1のコイルの端部対と同一の形状の端部対を、積層方向から見て第1のコイル部と同じ位置に有する複数のコイル部と、複数のコイル部と交互に並び、積層方向から見て接続部と同じ位置にあり、かつ、接続部と同一の形状である複数の接続部とを備え、接続部は、積層方向上側に位置するコイル部の端部対のうちの第2の端部にのみ接続されており、積層方向下側に位置するコイル部の端部対のうちの第1の端部にのみ接続されている態様であってもよい。この場合、複数の接続部のそれぞれの位置が互いにずれることなく、複数のコイル部と複数の接続部とが交互に並んだコイルを構成することができる。このとき、各コイル部の全体形状を全く同じ形状に設計することができるため、コイル部の種類数の低減が図られる。
なお、第1の端部および第2の端部の少なくとも一方の端面に段部が形成されている態様であってもよい。また、絶縁性素体が磁性材料で構成されている態様であってもよい。さらに、接続部と同じ層内に低透磁率層を備える態様であってもよい。
本発明によれば、コイルを構成するコイル部の種類数の低減が図られた積層コイル部品が提供される。
図1は、本発明の実施形態に係る積層コイル部品の概略斜視図である。 図2は、図1に示す積層コイル部品の絶縁性素体の内部構造を示した概略斜視図である。 図3は、図2に示す絶縁性素体のIII−III線断面図である。 図4は、図1に示す積層コイル部品の層構成の一部を示した図である。 図5は、図1に示す積層コイル部品のコイル部と接続部との位置関係を示した図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
まず、本発明の実施形態に係る積層コイル部品1の全体的な構造について、図1、2を参照しつつ説明する。
積層コイル部品1は、図1に示すように、略直方体形状の外形を有する絶縁性素体10と、その内部に形成されたコイル20とで構成されている。また、積層コイル部品1は、図2に示すように、層L1〜L20を含む積層構造を有している。なお、絶縁性素体10の対向する一対の端面10a、10bには、外部端子電極12A、12Bが設けられる。積層コイル部品1は、一例として、長辺2.0mm、短辺1.6mm、高さ0.9mmの寸法で設計される。
説明の便宜上、図示のようにXYZ座標を設定する。すなわち、積層コイル部品1の積層方向をZ方向、外部端子電極が設けられる端面10a、10bの対面方向をX方向、Z方向とX方向とに直交する方向をY方向と設定する。
絶縁性素体10は、磁性材料で構成されており、フェライト(例えば、Ni−Cu−Zn系フェライト、Ni−Cu−Zn−Mg系フェライト、Cu−Zn系フェライト)や金属磁性材料(Fe、Fe−Si、Fe−Si−Cr、Fe−Si−Al合金等)、金属とフェライトの複合化材料で構成することができる。積層コイル部品1を構成する層L1〜L20のうち、最上層L1および最下層L20のカバー層は全体的に磁性材料で構成されている。また、その他の層も、コイル20が形成された部分と後述する低透磁率層29が形成された部分以外は、磁性材料で構成されている。
コイル20は、積層された複数の金属層で構成されている。金属層の材料として、特に限定はされないが、Ag、Cu、Au、Al、Pd、Pd/Ag合金などを用いることができる。金属層には、Ti化合物、Zr化合物、Si化合物などを添加してもよい。このような金属層は、印刷法や薄膜成長法により形成することができる。コイル20は、図3に示すように、外部端子電極が設けられる一方の端面10aまで延びる引出電極21Aと、外部端子電極が設けられる他方の端面10bまで延びる引出電極21Bを有している。
コイル20は、図3、4に示すように、コイルの1ターン分を構成する複数のコイル部22と、コイル部22同士を接続する複数の接続部28とを含んでいる。そして、同一形状のコイル部22と、同一形状の接続部28とが、積層方向に交互に並んでいる。なお、本実施形態におけるコイル部22はいずれも、上コイル層23および下コイル層24の2層の金属層で構成されており、接続部28はいずれも1層の金属層で構成されている。一例として、上コイル層23の厚さは43μm、下コイル層24の厚さは20μm、接続部28の厚さは18μmである。
ここで、コイル部22は、積層方向から見て、一部に分断部25を有する略環状の形状を有しており、図4に示すようなC字状であってもよい。そして、コイル部22は、分断部25を挟み、分断部25に関して対向する第1の端部22aおよび第2の端部22bで構成された端部対を有する。
ただし、上コイル層23における分断部25の位置と、下コイル層24における分断部25は、第1の端部22aと第2の端部22bとの対向方向(すなわち、X方向)にずれているため、各端部22a、22bの端面には段部26が形成されている。より具体的には、第1の端部22aでは、上コイル層23が下コイル層24よりも分断部25側に延出することで段部26が形成されている。反対に、第2の端部22bでは、下コイル層24が上コイル層23よりも分断部25側に延出することで段部26が形成されている。
そして、接続部28は、コイル部22の分断部25の位置に対応する位置に配置されており、端部対22a、22bの対向方向に沿って(すなわち、分断部25の形状に沿って)延びる長方形形状を有している。接続部28は、積層方向において上下に隣り合うコイル部22同士を接続する。すなわち、積層方向から見て、接続部28は、環状のコイル形成領域内に配置されており、それによりコイル内径が十分に大きく確保されている。
接続部28を含む層L3、L6、L9、L12、L15、L18は、接続部28に加えて、透磁率の低い材料(たとえば非磁性材料)で構成された低透磁率層29を含んでいる。より詳しくは、接続部28を含む一部の層(L3、L9、L15)には、コイル部22と同様のC字状の低透磁率層29が形成されており、接続部28を含む他の層(L6、L12、L18)には、接続部28が形成された領域の残余領域全体に低透磁率層29が形成されている。これらの低透磁率層29により磁気ギャップが形成され、それにより直流重畳特性の向上が図られる。
続いて、図5を参照しつつ、コイル部と接続部との位置関係について、より詳しく説明する。図5は、コイル部22の端部対22a、22bが対向する対向方向(X方向)に平行な縦断面(X−Z断面)であり、第1の端部22aの積層方向における上端位置をa点、下端位置をb点とし、第2の端部22bの積層方向における上端位置をc点、下端位置をd点として示している。なお、必要に応じて、図5に示した2つのコイル部22のうち、上側のコイル部22を第1のコイル部22A、下側のコイル部22を第2のコイル部22Bとも称す。
図5に示すように、コイル部22(第1のコイル部22A)の端部22a、22bの対向方向に関して、第1の端部22a側から順に、b点、a点、d点、c点の順に、重ならずに並んでいる。
第1の端部22aの上端位置a点は、上側の接続部28上にあり、第1の端部22aは上側の接続部28と接続されている。第1の端部22aの下端位置b点は、下側の接続部28よりも後退した位置にあり、第1の端部22aは下側の接続部28とは接続されていない。
第2の端部22bの上端位置c点は、上側の接続部28よりも後退した位置にあり、第2の端部22bは上側の接続部28とは接続されていない。第2の端部22bの下端位置d点は、下側の接続部28上にあり、第2の端部22bは下側の接続部28とは接続されている。
なお、対向方向に関する接続部28の長さDは、第1の端部22aの上端位置a点と第2の端部22bの下端位置d点との離間距離D1よりも長く、かつ、第1の端部22aの下端位置b点と第2の端部22bの上端位置c点との離間距離D2よりも短くなるように設計される。
そして、図5に示すように、下側の第2のコイル部22Bの端部対22a、22bの形状は上側の第1のコイル部22Aの端部対22a、22bの形状と同一である。また、積層方向から見て、第2のコイル部22Bの端部対22a、22bは、第1のコイル部22Aの端部対22a、22bと同じ位置にある。なお、第1のコイル部22Aおよび第2のコイル部22Bだけでなく、他のコイル部22に関しても、同一形状の端部対22a、22bを有し、かつ、該端部対22a、22bを積層方向から見て同じ位置に有している。また、各端部対22a、22bが同一形状であるため、当然に、各端部対22a、22bに挟まれた各分断部25についても同一形状になっている。
さらに、図4、5に示すように、コイル20を構成する複数の接続部28それぞれに関しても、積層方向から見て同一形状(すなわち、長方形状)を有するとともに同じ位置にある。
上述したとおり、積層コイル部品1においては、同一形状の端部対22a、22bを有するコイル部22と同一形状の接続部28とが積層方向に交互に並んでおり、いずれのコイル部22および接続部28も同様の位置関係を有している。すなわち、各接続部28は、積層方向における上側の第1のコイル部22Aの第2の端部22bと、積層方向における下側の第2のコイル部22Bの第1の端部22aとを接続することで、積層方向において上下に隣り合うコイル部22同士を接続する。このような接続により、積層方向に沿って巻回され、かつ、上下に隣り合うそれぞれのコイル部22に同一周回方向に電流が流れるコイル20が構成されている。
以上で説明したとおり、積層コイル部品1においては、第1のコイル部22Aおよび第2のコイル部22Bの両端部対22a、22bが積層方向から見て同じ位置かつ同一形状であっても、接続部28は、積層方向上側において第1のコイル部22Aの第2の端部22bにのみ接続し、積層方向下側において第2のコイル部22Bの第1の端部22aにのみ接続する。そのため、第1のコイル部22Aの上側や第2のコイル部22Bの下側にさらに接続部28を設けていても、接続部28のそれぞれの位置を互いにずらすことなく、積層方向に沿って巻回されるコイル20が構成される。
したがって、積層コイル部品1においては、複数のコイル部22それぞれの全体形状を、全く同じ形状に設計することが可能であり、そのため、コイル部22の種類数を低減することができ、従来のように多種類の導体パターンを準備することに伴う手間や時間の削減が図られる。
また、積層コイル部品1においては、積層方向から見て、接続部28がコイル形成領域内に配置されているため、大きなコイル内径が確保されており、それにより高いコイル特性(たとえば、インダクタンスやQ値)を実現することができる。
さらに、積層コイル部品1においては、接続部28において、上下に隣り合うコイル部22同士が重ならないため、接続部28における厚さ増加が抑制されている。そのため、接続部28周辺において大きな内部応力が生じる事態の抑制も図られている。
上述した積層コイル部品1は、たとえば印刷法を用いて作製する場合には、最下層L20から順に印刷を繰り返して一層ずつ積み上げるやり方が考えられる。この場合、コイル部22等の断面は、図3、5に示したような角のある輪郭ではなく、滑らかに湾曲する輪郭になると考えられる。
または、複数の層(たとえば、L3〜5の3層)を一つのユニットとして別々に設け、複数のユニットを重ね合わせることで、積層コイル部品1を作製することも可能である。この場合、印刷により1層ずつ積み上げる製法に比べて、積層コイル部品1を効率良く作製することができる。
なお、積層コイル部品は、上述した実施形態に限らず、様々に変形することができる。
たとえば、コイル部の平面形状は、矩形環状の他、円環状や楕円環状等であってもよい。また、各コイル部は、少なくとも端部対の形状が同一形状であれば、全体形状が全く同一の形状でなくてもよい。さらに、コイル部は必ずしも1ターン分を構成する必要はなく、たとえば1/2ターン分や1/4ターン分等であってもよい。また、コイル部は必ずしも2層構造である必要はなく、単層構造や3層以上の多層構造にすることができる。積層コイル部品の積層数は、必要に応じて適宜増減することができる。
コイル部の各端部の端面に、必ずしも段部を設ける必要はなく、該斜面をたとえば積層方向に関して傾斜する斜面にしてもよい。
また、接続部は、積層方向から見て必ずしも一方向に延びる形状である必要はなく、屈曲した形状や湾曲した形状であってもよい。たとえば、コイル部の平面形状が多角環状であるときには、屈曲した形状や湾曲した形状の接続部を用いることで、コイル部の角部に対応する位置において上下のコイル部を接続可能である。
1…積層コイル部品、10…絶縁性素体、12A、12B…外部端子電極、20…コイル、22…コイル部、22a…第1の端部、22b…第2の端部、22A…第1のコイル部、22B…第2のコイル部、25…分断部、26…段部、28…接続部、29…低透磁率層。

Claims (8)

  1. 積層構造を有し、絶縁性素体の内部にコイルを含む積層コイル部品であって、
    前記コイルの一部を構成するとともに前記積層構造を構成する層内において延在し、分断部と、該分断部を挟む第1の端部および第2の端部で構成された端部対とを有する第1のコイル部と、
    前記コイルの一部を構成するとともに前記積層構造を構成する層内において延在し、前記第1のコイル部の積層方向下側に位置し、前記第1のコイルの前記分断部および前記端部対と同一の形状の分断部および端部対を、積層方向から見て前記第1のコイル部と同じ位置に有する第2のコイル部と、
    前記第1のコイル部と前記第2のコイル部との間に介在し、前記第1のコイル部の分断部の形状に沿って延びて、前記第1のコイル部と前記第2のコイル部とを接続する層状の接続部と
    を備え、
    前記第1のコイル部および前記第2のコイル部の前記端部対においては、前記第1の端部は積層方向における上側部分が下側部分よりも前記第2の端部側に延出し、かつ、前記第2の端部は積層方向における下側部分が上側部分よりも前記第1の端部側に延出しており、
    前記接続部は、積層方向上側において前記第1のコイル部の前記端部対のうちの前記第2の端部にのみ接続されており、積層方向下側において前記第2のコイル部の前記端部対のうちの前記第1の端部にのみ接続されており、
    前記接続部において前記第1のコイル部と前記第2のコイル部とが重なっていない、積層コイル部品。
  2. 前記コイルの一部を構成するとともに前記積層構造を構成する層内において延在し、前記第1のコイルの前記分断部および前記端部対と同一の形状の分断部および端部対を、積層方向から見て前記第1のコイル部と同じ位置に有する複数のコイル部と、
    前記複数のコイル部と交互に並び、積層方向から見て前記接続部と同じ位置にあり、かつ、前記接続部と同一の形状である複数の接続部と
    を備え、
    前記接続部は、積層方向上側に位置する前記コイル部の端部対のうちの前記第2の端部にのみ接続されており、積層方向下側に位置する前記コイル部の端部対のうちの前記第1の端部にのみ接続されている、請求項1に記載の積層コイル部品。
  3. 積層構造を有し、絶縁性素体の内部にコイルを含む積層コイル部品であって、
    前記コイルの一部を構成するとともに前記積層構造を構成する層内において延在し、所定長さだけ離間して互いに対向する第1の端部および第2の端部で構成された端部対とを有する第1のコイル部と、
    前記コイルの一部を構成するとともに前記積層構造を構成する層内において延在し、前記第1のコイル部の積層方向下側に位置し、前記第1のコイルの前記端部対と同一の形状の端部対を、積層方向から見て前記第1のコイル部と同じ位置に有する第2のコイル部と、
    前記第1のコイル部と前記第2のコイル部との間に介在し、前記端部対の対向方向に沿って延びて、前記第1のコイル部と前記第2のコイル部とを接続する層状の接続部と
    を備え、
    前記第1のコイル部および前記第2のコイル部のそれぞれの前記端部対に関し、前記端部対の対向方向に平行な縦断面において、前記第1の端部の積層方向における上端位置をa点、下端位置をb点とし、前記第2の端部の積層方向における上端位置をc点、下端位置をd点とすると、
    前記対向方向に関して、第1の端部側から順に、b点、a点、d点、c点の順に、重ならずに並んでおり、
    前記対向方向に関して、前記接続部の長さDが、a点とd点との離間距離よりも長く、かつ、b点とc点との離間距離よりも短く、
    前記接続部は、積層方向上側において前記第1のコイル部の前記端部対のうちの前記第2の端部にのみ接続されており、積層方向下側において前記第2のコイル部の前記端部対のうちの前記第1の端部にのみ接続されており、
    前記接続部において前記第1のコイル部と前記第2のコイル部とが重なっていない、積層コイル部品。
  4. 前記コイルの一部を構成するとともに前記積層構造を構成する層内において延在し、前記第1のコイルの前記端部対と同一の形状の端部対を、積層方向から見て前記第1のコイル部と同じ位置に有する複数のコイル部と、
    前記複数のコイル部と交互に並び、積層方向から見て前記接続部と同じ位置にあり、かつ、前記接続部と同一の形状である複数の接続部と
    を備え、
    前記接続部は、積層方向上側に位置する前記コイル部の端部対のうちの前記第2の端部にのみ接続されており、積層方向下側に位置する前記コイル部の端部対のうちの前記第1の端部にのみ接続されている、請求項3に記載の積層コイル部品。
  5. 前記第1の端部および前記第2の端部の少なくとも一方の端面に段部が形成されている、請求項1−4のいずれか一項に記載の積層コイル部品。
  6. 前記絶縁性素体が磁性材料で構成されている、請求項1−5のいずれか一項に記載の積層コイル部品。
  7. 前記接続部と同じ層内に低透磁率層を備える、請求項1−6のいずれか一項に記載の積層コイル部品。
  8. 前記接続部が1層で構成されている、請求項1−7のいずれか一項に記載の積層コイル部品。
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